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(多图) LED技术及应用

来源:无线电技术/张宇哲?? 2006年11月21日 ?? 收藏0

XL7090WHT是超高亮度、小尺寸封装的白光LED。XL7090WHT的发光强度大,电流350mA时的典型光通量为60lm,在瞬态脉冲电流700mA时典型光通量可达98lm,而目前一般1W白光LED的光通量为30-45lm);XL7090WHT的发光效率高达60lm/W,视角宽达100°;封装尺寸仅为9×74.3mm;工作温度范围是-20-+80℃。

由於XL7090WHT发光强度大、发光效率高,因此它适用於家庭、商业或公共场所明、DVD、笔记本电脑、电视机的彩色显示屏的背光;广告灯、路灯及标?业疲黄?车及运输工具的内外照明及数码相机的闪光灯等。

  

  从表1和表2也可以看出,LED的发光强度及发光效率的提高主要取决於采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料),1994年左右采用AlInGaP(四元素半导体材料)後,其发光强度及发光效率有很大的提高。另外,在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED,在发光强度及发光效率上有较大的改进。

  (2)提高LED功率

我们知道,LED

的发光强度与正向电流IF几乎成线性关系,即增加正向电流IF可增加发光强度。但LED有一个最大功耗PD值的限制,PD=VF×IF(VF为正向压降),若过大地增加IF而使PD超过最大值时,LED会过热而损坏。为了要提高发光强度,开发出中功率LED(一般为几百mW),其工作电流也提高到70mA。近年来,为进一步提高发光强度,开发出大功率LED,其功率一般为1-10W(有一些还大於10W)。它的工作电流一般为350-700mA,有些可达1A以上。

  以American Opto Plus LED公司生产的5W的PU-5WXX系列为例,在700mA电流下,其结温Tj为25℃,其典型发光强度如表3所示(大功率LED的发光强度用光通量表示)。

  表3 PU-5WXX系列LED的典型发光强度

   PU-5WXX系列LED的典型发光强度

  

  从表3可以看出,除蓝光LED的发光强度及发光效率较低外,其他发光颜色的发光强度及发光效率都相当高。

早期生产的LED是小功率的(几十至上百mW),现在已能生产大於10W的大功率LED,在功率上增加了100倍以上。

虽然说小功率LED与大功率LED的发光效率是差不多的,但LUMILEDS公司的研究表明,大功率白光LED比Φ5白光LED的寿命更长。另外,采用很多小功率白光LED组成的灯泡可靠性也差一些,灯泡体积也较大。例如,用1W白光LED做成灯具,其尺寸为50.8×50.8×7.1mm,而采用Φ5白光LED来做,其体积则要大得多。但目前大功率LED投产时间不长,价位较高,所以目前大部分LED灯泡仍是用小功率LED做的。

  3、白光LED时代的来临

  白光LED是LED家族中最後一个问世的,它的诞生是LED生产中一个重要的突破,它将成为新的照明光源。

  白光是复合光,可以用红、绿、蓝(R、G、B)三基色LED混合成白光。1995年前後生产的一种集成LED白光灯(或称全色LED灯)由2个高亮度蓝光LED、15个绿光LED及5个红光LED组成。这种白光LED灯尺寸大、白光纯度不高、发光效率也不高。但这种三基色灯用单片机来控制可发出七色光及白光的变色灯,可用於娱乐场所,增加节日气氛。另外,采用RGB三种管芯组成的RGB LED常用於手机的变色背光。

  在上世纪末,可能受荧光灯的启发,人们在高亮度蓝光LED管芯上加一层荧光粉,用蓝光激发荧光粉发出白光的白光LED。采用不同的荧光粉,可发出冷白光(色温为4500-10000K)及暖白光(色温为2850-3800K)的白光LED。目前,白光LED的发光效率大都已超过30lm/W,某些产品已超过50lm/W的水准,它给用於照明的LED灯泡创造良好的条件。

  在2005年,业界开发成功了无荧光粉、Φ5透明树脂封装的白光LED。该白光LED采用蓝宝石(Al2O3)为衬底,采用InGaN工艺技术制成。在IF为20mA时,发光强度为700-1200mcd,为LED的普及应用奠定了基础。

  ?????????? 白光LED照明灯泡

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LED? 晶片? 效率?

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